世界上第一台数字定压柴油机水泵的诞生
责任编辑:钟雪芳 作者:郑浩 文章出处:广州三业科技有限公司 发布时间:2010-8-6 0:00:00
产品开发背景
为了提高供水设备的水压控制精度和运行可靠性,采用恒定压力供水可以避免压力过高或欠压给生产、生活、消防带来的不便。对供水压力的准确控制,首先能给供水系统的设计计算带来极大的便利,因为它具有优化设备选型、节省工程投资、安全系数高、辅助设备容易匹配等特点;其次,它以容易使用、节能、设备寿命长的优良特性保证了用户得到最大的实惠。因此电力泵的恒压供水系统得到广泛的应用。
但是,以内燃机为动力的水泵组在该方向的发展,却因内燃机特殊调速特性的影响而驻足不前。将内燃机拖动的供水系统实现恒压是不少给排水专家梦寐以求的目标。为此国内不少相关的研究所、大学均有专门的研究课题,但均未有成功的报道。
我们通过多年的努力和各种资源的投入,终于研制成功“数字定压内燃机给水设备”(数字定压柴油机水泵是典型的应用)并取得国家多个专利。
主要用途
本系统适用于由内燃机拖动的给水设备,特别是需要精确设定“恒定”输出水压的场合。其中包括:(移动、固定内燃动力供水设备)普通消防给水、、冶金高炉恒压、矿山高落差分段定压、高层建筑分层设压及一切需要高精度设定供水压力的场合(目前机场灭火、军用装备急需该技术)。特别对需要大功率应急供水而且又须高精度稳压的泡沫混合系统给水,如油库、大型飞机库等场合。
产品研发的必要性
九五年二月二十日,国务院正式颁布《消防改革与发展纲要》,该纲要勾画出的具有中国特色的消防蓝图,将是我国迈入21世纪的消防发展纲领。纲要明确要求“到2010年使我国消防事业达到世界中等水平”,并将“发展消防科技和提高消防技术装备” 。
据公安部的公告:2001年至2007年7月,全国共发生火灾148万起,死亡15444人,受伤17837人,直接财产损失93.7亿元。我国经济正处于高速发展却又面临着火灾总量持续增长的压力和群死群伤火灾多发的高风险,火灾形势严峻。为了减少火灾损失,加强消防装备与技术的研究刻不容缓。
消防装备是人们同火灾作斗争的重要工具。世界上发达国家都非常重视消防装备的研究与生产。
据公安部及行业的调查:我国消防装备的生产能力、档次、质量在国际上处于中/下游水平,所以大力提倡科技强警。况且我国地幅辽阔、现今国民经济正处于腾飞时期,有力的消防保障是何等重要!但由于受旧消防“淡预防”观念、国民经济、保险业发展、相应法律/法规等条件使我国全民消防装备的人均资金投入不到发达国家的十分之一。但从近年来媒体不断披露的火灾事故及处理,可感觉到国家已非常重视消防、安全工作。
三业人在这个环境下深感到自己对国家安全使命应负的责任。
新一代有针对性的消防产品:数字定压内燃机给水设备在中国诞生了!
据查新表明目前国内、外均未有消防或工业系统应用该技术。该技术是一项创新的发明,是属广州三业科技有限公司的自主知识产权。它的推广应用能使咱国家的消防给水装备在性能上来一个飞跃,特别是对大功率泡沫灭火或消防整车的性能价格比将会有较大的提高。该产品能实现产业化将可产生较大的社会效益及经济效益。
应用与推广
据报道:我国科研成果的转化率不足10%,这在消防方面同样很普遍。这既是对科研成果原始开发投入的一种浪费,又也不利于实现这些科研成果所必须经历的在应用中不断完善和提高的良性循环,造成我国消防装备总处于“国内技术水平落后于国际先进水平,实用装备又落后于国内技术发展的真实水平”这一尴尬局面。这其中有技术上的不成熟的原因;也有技术开发转化与生产部门之间的渠道不够通畅、激励机制不够完善、健全的原因;还有部分基层消防部队的管理与使用者重人重战术不重视先进的装备与技术应用等原因。
面对上述的艰难局面,本公司坚持以市场为导向,以实用产品为目标来进行科研开发。从一开始研制我们就瞄准了实际应用,而并没有只停留在实验室。我们的研究成果已经按产品的模式进行试制,并成功的应用在多点设压、定压的给水系统、高精度泡沫混合系统及装备恒压供水的消防车。
数字定压内燃机消防给水设备在通用消防车上的应用
(以一台常用的额定扬程为:1Mpa,流量:80升/每秒的消防车载泵为图例)
由于水泵的扬程与水泵转速的平方成正比,见附图(1)两条转速曲线所示。所以通过对水泵发动机的速度控制就可改变水泵的出口压力。
图(1)消防水泵的标准特性曲线(当转速稳定时)
另外水泵的动力—汽车发动机也会因负荷的增加而速度下跌,见附图(2)。发动机的速度调差会进一步增加水压(扬程)的波动。
图(2)内燃发动机的负荷/速度调差特性
由具有调差特性的汽车发动机拖动水泵,会使泵组的H/Q运行特性变的很陡。见图(3)曲线所示:其流量的变化会引起较大的扬程波动。
图(3)内燃机拖动的消防水泵的实际运行特性
传统消防车的消防水枪、炮的扬程调整一般采用以下两种方法:
A.由驾驶员通过脚踏板随机(指挥)应变。此方法容易导致现场指挥员及驾驶员劳动强度高,精神压力大,且扬程波动大(与操作水平及现场工况有关)。
B.通过固定油门的方式进行控制。此方法负荷(流量)改变必然会使压力产生变化见图(3),若突然关掉部分水枪,其剩余水枪的后助力甚至会危及高空操作消防员的生命。
本系统现采用智能化的数字定压(设定、锁定压力)技术,这是我公司发明的一种创新的数字压力/速度调节方法:通过水泵出口的压力采样,经计算机结合水泵及内燃机的特性,闭环控制发动机的转速,达到流量大幅度变化仍能精确设定(恒定)扬程的目的。
经过智能调节器控制供油量的发动机转速特性见图(4),供水系统不但压力稳定,而且因发动机的供油量是随负荷加大而增加(零流量时发动机怠速运行),所以系统节能。发动机的寿命也因此而延长。
图(4)发动机的流量/转速特性
经过智能调节器控制供油量的发动机所拖动的水泵H/Q特性见图(5)。
图(5)高性能的定压消防供水特性
高性能的定压消防供水系统特点:
1、能按上图(5)的特性进行供水,每个消防员可只根据自己的需要开关水枪,而指挥员不须用再对各消防枪进行供水压力调度。
2、原对发动机进行控制的驾驶员不须再时刻侍服发动机的转速,可增援它岗位,加强消防队伍的作战能力。
3、由于恒定了输出供水的压力,避免了压力过高或欠压带来的不良影响,因此大大改善了供水质量。稳定的水压对于灭火战斗的官兵无疑手中的武器有了质的提升。
4、稳定的供水压力能使目前大量采用的泡沫混合系统提供精确的混合比。确保泡沫灭火系统的灭火质量!
5、智能系统能确保消防质量的状态下使发动机处于最佳工作水平:随负荷变化自动调节供油量,使发动机节能及延长使用寿命。
6、因为供水压力稳定,处于高空作业的战士得到了进一步的安全保障。
7、智能化的数字定压供水系统的压力设定可在面板或由远程无线遥控器实施,云梯上的消防员可根据需要将压力调高以便打碎玻璃窗,然后再重新调整喷水灭火的压力。
另外:由于该系统采用了我公司原有的多项专利技术,能不须改变原发动机、车辆的结构、不降低原消防车行车性能的基础上进行简单的改造“加装数字定压控制装置”,使改造工作简易可行,而该消防装备的综合性却能大大提高。
我们的产品与消防车的供水系统非常容易匹配且具有良好运行的效果;再者,该装备是目前消防部队与火灾作斗争的主要工具,是最基本的移动式消防装备,而且它的价值高、产量/保有量高。因此,本技术应用的目标先以消防车改造为应用典范,并推广到其他行业。






